KR20220115304A - 레이저 방출 각도 가변 소자와 2차원 영상 획득 장치 - Google Patents

레이저 방출 각도 가변 소자와 2차원 영상 획득 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 방출 각도를 변화시킬 수 있는 소자와, 이를 이용하여 2차원 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 서로 마주보는 레이저 모듈과; 광 굴절 모듈을 포함하고, 상기 레이저 모듈은, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 광 굴절 모듈은, 전기 활성 고분자 물질을 포함하는 전기 활성 고분자 물질층과; 전기 활성 고분자 물질을 포함하며, 상기 레이저 모듈과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면 또는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 4 면에 형성한 광학 패턴과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면 및 제 4 면과 마주보지 않는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면에 형성한 제 3 전극과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 3 면에 형성한 제 4 전극을 포함하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.

Description

레이저 방출 각도 가변 소자와 2차원 영상 획득 장치 { DEVICE FOR VARYING LASER EMISSION ANGLE AND DEVICE FOR ACQUIRING 2-DIMENSIONAL IMAGE }
본 발명은 레이저 방출 각도를 변화시킬 수 있는 소자와, 이를 이용하여 2차원 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저와 전기 활성 고분자 물질을 포함하여 레이저의 방출 각도를 조절할 수 있는 소자와, 이를 포함하여 2차원 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.
수직 캐비티 표면 광방출 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)는 상부 표면에 수직한 방향으로 레이저를 방출하는 반도체 레이저 다이오드이다. 수직 캐비티 표면 광방출 레이저는, SL(Structure Light) 방식으로 도트 패턴을 생성하거나, ToF(Time of Flight) 방식으로 적외선을 생성할 때 이용할 수 있다.
그러나 수직 캐비티 표면 광방출 레이저는, 상부 표면에 수직한 방향으로 레이저를 방출하기 때문에, 상부 표면에 수직한 방향 이외에는 도트 패턴 또는 적외선을 조사할 수 없는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 확산 장치(diffuser)를 구비할 수 있으나, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저가 방출하여 확산 장치를 통과한 도트 패턴 또는 적외선은, 고정된 각도 범위 안에서만 확산될 수 있다.
따라서 수직 캐비티 표면 광방출 레이저가 방출한, 도트 패턴 또는 적외선이 확산되는 각도 범위를 조절할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저에서 방출한 빛이 확산되는 각도 범위를 조절할 수 있는 레이저 방출 각도 가변 소자와, 이를 이용하여 2차원 영상을 획득할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 서로 마주보는 레이저 모듈과; 광 굴절 모듈을 포함하고, 상기 레이저 모듈은, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 광 굴절 모듈은, 전기 활성 고분자 물질을 포함하는 전기 활성 고분자 물질층과; 전기 활성 고분자 물질을 포함하며, 상기 레이저 모듈과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면 또는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 4 면에 형성한 광학 패턴과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면 및 제 4 면과 마주보지 않는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면에 형성한 제 3 전극과; 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 3 면에 형성한 제 4 전극을 포함하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
그리고, 상기 광학 패턴은, 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면에 형성하고, 음각의 렌티큘러 렌즈 형태인, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
그리고, 상기 광학 패턴은, 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 4 면에 형성하고, 양각의 렌티큘러 렌즈 형태인, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
그리고, 상기 전기 활성 고분자 물질은, 비닐리덴 플루오라이드와, 트리플루오로에틸렌과, 클로로플루오로에틸렌의 공중합체(P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)])인, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
그리고, 상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드는, 제 1 전극층과; n형의 반도체 물질을 도핑한 기판층과; 서로 다른 굴절률을 가진 박막을 교대로 적층하여 형성하고, n형의 반도체 물질을 도핑한 제 1 브래그 미러층과; 양자 우물층과 장벽층을 교대로 적층하여 형성한 활성화층과; 서로 다른 굴절률을 가진 박막을 교대로 적층하여 형성하고, p형의 반도체 물질을 도핑한 제 2 브래그 미러층과; 중앙 영역에 개구를 형성한 제 2 전극층을 포함하고, 상기 제 1 전극층과, 상기 기판층과, 상기 제 1 브래그 미러층과, 상기 활성화층과, 상기 제 2 브래그 미러층과, 상기 제 2 전극층의 순서대로 적층한, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
그리고, 전기 제어 모듈을 더 포함하고, 상기 전기 제어 모듈은, 광 생성 제어 신호를 수신하여 상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드에 전원을 공급하고, 광 방출 각도 제어 신호를 수신하여 광 굴절 모듈에 전원을 공급하는 제어 유닛과; 교류 전기를 직류 전기로 변환하거나, 직류 전기의 크기를 변환하여 상기 제어 유닛에 공급하는 전원 유닛을 포함하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
그리고, 상기 레이저 모듈과, 상기 광 굴절 모듈과, 상기 전기 제어 모듈을 수용하는 케이스 모듈을 더 포함하는, 레이저 방출 각도 가변 소자를 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는, 상기 레이저 방출 각도 가변 소자와; 수광 렌즈 모듈과; 2차원 영상 센서 모듈과; 영상 처리 모듈을 포함하고, 상기 레이저 방출 각도 가변 소자는, 제 1 광을 방출하고, 상기 수광 렌즈 모듈은, 피사체가 상기 제 1 광을 조사 받아 반사한 제 2 광을 수광하고, 상기 2차원 영상 센서 모듈은, 상기 제 2 광을 2차원 정지 영상의 색상 정보를 포함한 전기 신호인 2차원 색상 신호로 변환하고, 상기 영상 처리 모듈은, 상기 2차원 색상 신호를 디지털 신호로 변환하여 2차원 영상 데이터를 생성하는, 2차원 영상 획득 장치를 제공한다.
그리고, 상기 2차원 영상 센서 모듈은, CCD 이미지 센서(Charged Couple Device image sensor) 또는 CMOS 액티브 픽셀 센서(Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor)인, 2차원 영상 획득 장치를 제공한다.
그리고, 제어 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 광 생성 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 생성하도록 제어하고, 광 방출 각도 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 방출할 때 출사 각도를 조절하도록 제어하고, 2차원 영상 데이터 생성 신호를 상기 영상 처리 모듈로 송신하여, 상기 영상 처리 모듈이 상기 2차원 영상 데이터를 생성하도록 제어하는, 2차원 영상 획득 장치를 제공한다.
그리고, 출력 모듈을 더 포함하고, 상기 출력 모듈은 디스플레이 장치인 표시 유닛을 포함하며, 상기 표시 유닛은 상기 2차원 영상 데이터를 표시하는, 2차원 영상 획득 장치를 제공한다.
본 발명의 레이저 방출 각도 가변 소자는, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저와, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저와 마주 보며 전기 활성 고분자 물질로 이루어진 광학 패턴 및 전기 활성 고분자 물질층을 포함하고, 전기 활성 고분자 물질에 인가되는 전압의 차이로 인한 굴절률의 변화를 이용하여, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저에서 방출한 빛이 확산되는 각도 범위를 조절할 수 있다.
또한 레이저 방출 각도 가변 소자를 포함한 2차원 영상 획득 장치는, 빛이 방출되는 각도 범위를 조절하여 촬영 영역을 용이하게 지정할 수 있기 때문에, 사용자는 편리하게 2차원 영상 데이터를 획득할 수 있다.
도 1a와 도 1b는 각각, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자를 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.
도 2a와 도 2b는 각각, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자를 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에서 레이저 모듈을 간략하게 나타낸 종단면도이다.
도 3b와 도 3c는 본 발명의 각각의 실시 예에서 레이저 모듈의 평면도를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4a와 도 4b는 각각, 본 발명의 제 1 실시 예에서 광 굴절 모듈을 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.
도 4c는 본 발명의 제 1 실시 예에서 제 1 광이 광 굴절 모듈에 입사하기 전후의 각도를 나타낸 도면이다.
도 5a와 도 5b는 각각, 본 발명의 제 2 실시 예에서 광 굴절 모듈을 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.
도 5c는 본 발명의 제 2 실시 예에서 제 1 광이 광 굴절 모듈에서 출사하기 전후의 각도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 영상 획득 장치를 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명은 취지를 벗어나지 않는 한도에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있고, 하나 이상의 실시 예를 가질 수 있다. 그리고 본 발명에서 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등에 기재한 실시 예는, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가, 본 발명의 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등으로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석할 수 있다.
또한, 도면에 표시한 각 구성 요소들의 크기와 형태는, 실시 예의 설명을 위해 과장되어 표현한 것 일 수 있으며, 실제로 실시되는 발명의 크기와 형태를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 명세서에서 사용되는 용어를 특별히 정의하지 않는 이상, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1a와 도 1b는 각각, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자를 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다. 도 2a와 도 2b는 각각, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자를 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 빛을 생성하여 외부로 방출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 빛의 방출 각도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 레이저 모듈(110)과, 광 굴절 모듈(120)과, 전기 제어 모듈(130)과, 케이스 모듈(140)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 예와 제 2 실시 예는 광 굴절 모듈(120)의 구조에서 차이가 있으며, 도 4a 내지 도 4c와 도 5a 내지 도 5c에서 이를 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에서 레이저 모듈을 간략하게 나타낸 종단면도이고, 도 3b와 도 3c는 본 발명의 각각의 실시 예에서 레이저 모듈의 평면도를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3a는 레이저 모듈(110)이 하나의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(VCSEL) 다이오드를 포함할 때, 레이저 모듈(110)의 종단면을 나타낸 것이다.
레이저 모듈(110)은, 빛을 생성할 수 있다. 레이저 모듈(110)은 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(VCSEL) 다이오드일 수 있고, 전기 신호를 공급 받아 광 신호로 변환할 수 있다.
도 3a에 도시한 것과 같이 레이저 모듈(110)은, 순서대로 적층한 제 1 전극층(111)과, 기판층(112)과, 제 1 브래그 미러층(113)과, 활성화층(114)과, 제 2 브래그 미러층(115)과, 제 2 전극층(116)을 포함할 수 있다.
제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 불투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 각각, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또는 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 각각, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 하나의 층으로 이루어질 수 있다. 또는 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)은 2개 이상의 층으로 이루어질 수 있으며, 각각의 층은 불투명 도전성 물질 또는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
제 2 전극층(116)은 중앙 영역에 개구(aperture, OP)를 형성한 것일 수 있다. 활성화층(114)에서 생성한 빛은 개구(OP)를 통과하여 레이저 모듈(110)의 외부로 방출될 수 있다.
기판층(112)은 n형(n-type)의 반도체 물질을 도핑하여 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어 기판층(112)은 갈륨비소(GaAs)에 n형 도펀트를 첨가하여 이루어진 것일 수 있다.
제 1 브래그 미러층(113)과 제 2 브래그 미러층(115)은 각각, 굴절률이 상대적으로 높은 박막과, 굴절률이 상대적으로 낮은 박막을 교대로 적층하여 이루어진 것일 수 있다. 그리고 그 박막의 두께는, 레이저 모듈(110)에서 방출하는 빛의 파장의 1/4일 수 있다.
제 1 브래그 미러층(113)은 n형(n-type)의 반도체 물질을 도핑하여 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어 제 1 브래그 미러층(113)은, 알루미늄비소(AlAs) 또는 갈륨비소(GaAs)에 n형 도펀트를 첨가하여 이루어진 것일 수 있다.
제 2 브래그 미러층(115)은 p형(p-type)의 반도체 물질을 도핑하여 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어 제 2 브래그 미러층(115)은, 알루미늄갈륨비소(AlGaAs) 또는 갈륨비소(GaAs)에 p형 도펀트를 첨가하여 이루어진 것일 수 있다.
활성화층(114)은 하나의 양자 우물층으로 이루어진 단일 양자 우물 구조일 수 있다.
또는 활성화층(114)은 양자 우물층(114a)과 장벽층(114b)을 교대로 적층하여 형성한 다중 양자 우물 구조일 수 있다. 이때 양자 우물층(114a)은 예를 들어 인듐갈륨비소(InGaAs)로 이루어질 수 있고, 장벽층(114b)은 예를 들어 갈륨비소(GaAs)로 이루어질 수 있다.
제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)에 각각 전압을 인가할 때, 전자와 정공이 활성화층(114)에서 재결합한 다음 기저 상태로 돌아가게 되면서, 제 1 광(L1)을 생성할 수 있다. 활성화층(114)에서 생성한 제 1 광(L1)은, 제 1 브래그 미러층(113)과 제 2 브래그 미러층(115) 사이에서 반사를 반복하여 발진하게 되고, 광 신호의 크기가 증폭될 수 있다. 그리고 제 1 광(L1)은 제 2 전극층(116)에 수직하는 제 1 방향(D1)으로 방출될 수 있다.
레이저 모듈(110)은 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 배치하는 형태는, 레이저 모듈(110)이 생성하여 외부로 방출하고자 하는 도트 패턴의 형태에 따를 수 있다.
예를 들어 도 3b에 도시한 것과 같이, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 행렬 형태로 배치하여, 레이저 모듈(110)이 행렬 형태의 도트 패턴을 방출하도록 할 수 있다. 또는 도 3c에 도시한 것과 같이, 하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드(VCSEL)를 방사 형태로 배치하여, 레이저 모듈(110)이 방사 형태의 도트 패턴을 방출하도록 할 수 있다.
도 4a와 도 4b는 각각, 본 발명의 제 1 실시 예에서 광 굴절 모듈을 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다. 도 4c는 본 발명의 제 1 실시 예에서 제 1 광이 광 굴절 모듈에 입사하기 전후의 각도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 실시 예에서 광 굴절 모듈(120)은, 빛의 방출 각도를 조절할 수 있다. 광 굴절 모듈(120)은 전기 활성 고분자(Electro-active polymer, EAP)을 포함할 수 있고, 레이저 모듈(도 1a, 도 1b의 110)이 생성한 제 1 광(L1)을 레이저 방출 각도 가변 소자(100)에서 방출할 때의 각도를 변화시킬 수 있다.
광 굴절 모듈(120)은, 광학 패턴(121)과, 제 3 전극(122)과, 제 4 전극(123)과, 전기 활성 고분자 물질층(124)을 포함할 수 있다.
전기 활성 고분자층(124)의 제 1 면(F1)은, 광 굴절 모듈(120)이 레이저 모듈(도 1a, 도 1b의 110)과 마주보는 면으로 정의한다. 전기 활성 고분자층(124)의 제 2 면(F2)과 제 3 면(F3)은 서로 마주보며, 제 2 면(F2)과 제 3 면(F3)은 각각 제 1 면(F1)과 마주보지 않는 것으로 정의한다.
광학 패턴(121)은 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)의 형태일 수 있으며, 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 1 면(F1)에, 반원통 형태의 렌즈들을 평행하게 배열하여 형성할 수 있다. 이에 따라 광학 패턴(121)을 제 1 방향(D1)으로 바라볼 때(즉, 레이저 모듈(도 1a, 도 1b의 110)에서 광 굴절 모듈(120)을 바라볼 때), 오목한 형태로 보일 수 있다. 즉, 음각의 렌티큘러 렌즈 형태일 수 있다.
광학 패턴(121)은, 레이저 모듈(도 1a, 도 1b의 110)에서 방출한 제 1 광(L1)을 광 굴절 모듈(120)의 내부에서 확산시킬 수 있다.
제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 서로 마주보며 위치할 수 있다. 예를 들어 제 3 전극(122)은 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 2 면(F2)에 위치할 수 있고, 제 4 전극(123)은 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 3 면(F3)에 위치할 수 있다.
제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 불투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 각각, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또는 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 투명 도전성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 예를 들어 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 각각, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
광학 패턴(121)과 전기 활성 고분자 물질층(124)의 내부에는 전기 활성 고분자 물질(EAP)이 채워질 수 있다. 전기 활성 고분자 물질(EAP)은 비닐리덴 플루오라이드와, 트리플루오로에틸렌과, 클로로플루오로에틸렌의 공중합체(P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)])일 수 있다. 그리고 광학 패턴(121)과 전기 활성 고분자 물질층(124)의 경계는, 전기 활성 고분자 물질(EAP)이 통과할 수 있도록 벽으로 막혀 있지 않을 수 있다.
광학 패턴(121)과 전기 활성 고분자 물질층(124)은 전기장이 인가됨에 따라, 그 굴절률이 다음 수학식1에 따른 수치만큼 변할 수 있다.
Figure pat00001
수학식1에서,
Figure pat00002
는 제 1 광(L1)의 파장을 나타내고, k는 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 커 상수(Kerr constant)를 나타내며, E는 전기 활성 고분자 물질(EAP)에 인가되는 전기장의 크기를 나타낸다.
제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)에 각각 전압을 인가하면 그 사이에 전기장이 형성되어, 광학 패턴(121)과 전기 활성 고분자 물질층(124) 내부의 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률이
Figure pat00003
만큼 변할 수 있다.
제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에 입사되기 전후의 각도는, 스넬의 법칙(Snell's Law)에 따라 다음 수학식2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
수학식2에서
Figure pat00005
은 광 굴절 모듈(120) 외부의 굴절률을 나타내고, 공기의 굴절률과 동일할 수 있다.
Figure pat00006
은 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)로 입사되기 전 법선(P)에 대한 각도를 나타낸다.
Figure pat00007
는 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률을 나타내고,
Figure pat00008
는 광 굴절 모듈(120)로 입사된 후 법선(P)에 대한 각도를 나타내는 굴절각이다.
전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률(
Figure pat00009
)이 증가할 때는 제 1 광(L1)의 굴절각(
Figure pat00010
)이 감소하게 된다. 반대로 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률(
Figure pat00011
)이 감소할 때는 제 1 광(L1)의 굴절각(
Figure pat00012
)이 증가하게 된다.
제 1 광(L1)의 굴절각(
Figure pat00013
)이 감소한 경우, 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출될 때 출사 영역이 증가될 수 있다. 반대로 제 1 광(L1)의 굴절각(
Figure pat00014
)이 증가한 경우, 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출될 때 출사 영역이 감소될 수 있다.
이에 따라 광 굴절 모듈(120) 내부의 전기 활성 고분자 물질(EAP)에 인가되는 전기장의 크기를 조절하여, 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률(
Figure pat00015
)을 변화시킴으로써, 제 1 광(L1)의 출사 영역을 제어할 수 있다.
도 5a와 도 5b는 각각, 본 발명의 제 2 실시 예에서 광 굴절 모듈을 간략하게 나타낸 사시도와 종단면도이다. 도 5c는 본 발명의 제 2 실시 예에서 제 1 광이 광 굴절 모듈에서 출사하기 전후의 각도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 2 실시 예에서 광 굴절 모듈(120)이 포함하는 광학 패턴(121)과, 제 3 전극(122)과, 제 4 전극(123)과, 전기 활성 고분자 물질층(124)은 각각, 제 1 실시 예의 대응되는 구성과 동일할 수 있다. 또한 광학 패턴(121)과, 제 3 전극(122)과, 제 4 전극(123)과, 전기 활성 고분자 물질층(124)를 이루는 물질은 각각, 제 1 실시 예의 대응되는 구성과 동일할 수 있다.
전기 활성 고분자층(124)의 제 1 면(F1)은, 광 굴절 모듈(120)이 레이저 모듈(도 2a, 도 2b의 110)과 마주보는 면으로 정의한다. 전기 활성 고분자층(124)의 제 2 면(F2)과 제 3 면(F3)은 서로 마주보며, 제 2 면(F2)과 제 3 면(F3)은 각각 제 1 면(F1)과 마주보지 않는 것으로 정의한다. 전기 활성 고분자층(124)의 제 4 면(F4)은 제 1 면(F1)과 마주보는 면으로 정의한다.
광학 패턴(121)은 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)의 형태일 수 있으며, 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 4 면(F4)에, 반원통 형태의 렌즈들을 평행하게 배열하여 형성할 수 있다. 이에 따라 광학 패턴(121)을 제 2 방향(D2)으로 바라볼 때(즉, 레이저 방출 각도 가변 소자(도 2a, 도 2b의 100)의 외부에서 광 굴절 모듈(120)을 바라볼 때), 볼록한 형태로 보일 수 있다. 즉, 양각의 렌티큘러 렌즈 형태일 수 있다. 그리고 광학 패턴(121)과 전기 활성 고분자 물질층(124)의 경계는, 전기 활성 고분자 물질(EAP)이 통과할 수 있도록 벽으로 막혀 있지 않을 수 있다.
광학 패턴(121)은, 광 굴절 모듈(120)의 내부로 입사된 제 1 광(L1)을 확산하여 방출할 수 있다.
제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)은 서로 마주보며 위치할 수 있다. 예를 들어 제 3 전극(122)은 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 2 면(F2)에 위치할 수 있고, 제 4 전극(123)은 전기 활성 고분자 물질층(124)의 제 3 면(F3)에 위치할 수 있다.
광학 패턴(121)과 전기 활성 고분자 물질층(124)은 전기장이 인가됨에 따라, 그 굴절률이 상기 수학식1에 따른 수치만큼 변할 수 있다.
제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)에 각각 전압을 인가하면 그 사이에 전기장이 형성되어, 광학 패턴(121)과 전기 활성 고분자 물질층(124) 내부의 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률이 변할 수 있다.
제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출되기 전후의 각도는, 스넬의 법칙(Snell's Law)에 따라 다음 수학식3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00016
수학식3에서
Figure pat00017
은 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률을 나타낸다.
Figure pat00018
은 광 굴절 모듈(120)로 진입한 제 1 광(L1)이 광학 패턴(121)과 광 굴절 모듈(120) 외부의 경계에 닿을 때 법선(P)에 대한 각도를 나타낸다.
Figure pat00019
는 광 굴절 모듈(120) 외부의 굴절률을 나타내고, 공기의 굴절률과 동일할 수 있다.
Figure pat00020
는 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출될 때 법선(P)에 대한 각도를 나타내는 출사각이다.
전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률(
Figure pat00021
)이 증가할 때는 제 1 광(L1)의 출사각(
Figure pat00022
)이 증가하게 된다. 반대로 광 굴절 모듈(120)의 굴절률(
Figure pat00023
)이 감소할 때는 제 1 광(L1)의 출사각(
Figure pat00024
)이 감소하게 된다.
제 1 광(L1)의 출사각(
Figure pat00025
)이 증가한 경우, 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출될 때 출사 영역이 증가될 수 있다. 반대로 제 1 광(L1)의 출사각(
Figure pat00026
)이 감소한 경우, 제 1 광(L1)이 광 굴절 모듈(120)에서 방출될 때 출사 영역이 감소될 수 있다.
이에 따라 광 굴절 모듈(120) 내부의 전기 활성 고분자 물질(EAP)에 인가되는 전기장의 크기를 조절하여, 전기 활성 고분자 물질(EAP)의 굴절률(
Figure pat00027
)을 변화시킴으로써, 제 1 광(L1)의 출사 영역을 제어할 수 있다.
다시 도 1b와 도 2b를 살펴보면 전기 제어 모듈(130)은, 레이저 모듈(110)과 광 굴절 모듈(120)에 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.
전기 제어 모듈(130)은 전원 유닛(131)과 제어 유닛(132)을 포함할 수 있다.
전원 유닛(131)은 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 외부로부터 교류 전기(alternating current, AC)를 공급 받은 다음, 이를 직류 전기(direct current, DC)로 변환할 수 있다. 또는 전원 유닛(131)은 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 외부로부터 직류 전기(DC)를 공급 받은 다음, 그 크기를 변환할 수 있다.
그리고 전원 유닛(131)은 변환한 직류 전기(DC)를 제어 유닛(132)으로 공급할 수 있다.
제어 유닛(132)은 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 외부로부터 수신한 제어 신호(ECS1, ECS2)에 따라, 전압을 조절하여 레이저 모듈(110)과 광 굴절 모듈(120)에 각각 공급할 수 있다.
예를 들어, 제어 유닛(132)은 광 생성 제어 신호(ECS1)를 수신한 다음, 레이저 모듈(110)의 제 1 전극층(111)과 제 2 전극층(116)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라 레이저 모듈(110)은 제 1 광(L1)을 생성하여, 그 외부로 방출할 수 있다.
또한 제어 유닛(132)은 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 수신한 다음, 광 굴절 모듈(120)의 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다.
예를 들어 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123) 사이의 전압 차이를 상대적으로 크게 형성하도록 하여, 광 굴절 모듈(120)의 굴절률(
Figure pat00028
)을 증가시키고, 제 1 광(L1)의 출사 영역을 감소시킬 수 있다.
또는 제 3 전극(122)과 제 4 전극(123) 사이의 전압 차이를 상대적으로 작게 형성하도록 하여, 광 굴절 모듈(120)의 굴절률(
Figure pat00029
)을 감소시키고, 제 1 광(L1)의 출사 영역을 증가시킬 수 있다.
케이스 모듈(140)은, 레이저 모듈(110)과, 광 굴절 모듈(120)과, 전기 제어 모듈(130)을 수용할 수 있다.
케이스 모듈(140)은, 레이저 모듈(110)과, 광 굴절 모듈(120)과, 전기 제어 모듈(130)을 고정하여, 제 1 광(L1)이 피사체에 정확히 전달되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 영상 획득 장치를 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 영상 획득 장치(1)는, 피사체(SBJT)에 빛을 조사할 수 있고, 피사체(SBJT)로부터 반사된 빛을 수광하여 2차원 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 2차원 영상 획득 장치(1)는, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)와, 수광 렌즈 모듈(200)과, 2차원 영상 센서 모듈(300)과, 영상 처리 모듈(400)과, 제어 모듈(500)과, 입력 모듈(600)과, 출력 모듈(700)을 포함할 수 있다.
레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 방출 각도 가변 소자(100)와 동일할 수 있다.
레이저 방출 각도 가변 소자(100)는, 제 1 광(L1)을 생성하여 피사체(SBJT)를 대상으로 조사할 수 있다. 이때 레이저 방출 각도 가변 소자(100)는 제 1 광(L1)의 방출 각도를 조절하여, 촬영 영역(SR)을 확대하거나 축소할 수 있다. 그리고 촬영 영역(SR)에 위치한 피사체(SBJT)는 제 1 광(L1)을 조사 받은 다음, 2차원 영상 획득 장치(1)가 위치한 방향으로 제 2 광(L2)을 반사할 수 있다.
수광 렌즈 모듈(200)은, 피사체(SBJT)로부터 반사된 빛을 수광하여 2차원 영상 획득 장치(1)의 내부로 전달할 수 있다.
수광 렌즈 모듈(200)은 볼록 렌즈(convex lens)일 수 있으며, 촬영 영역(SR)에 위치한 피사체(SBJT)로부터 반사된 제 2 광(L2)을 2차원 영상 획득 장치(1)의 내부로 모을 수 있다.
2차원 영상 센서 모듈(300)은, 피사체(SBJT)로부터 반사된 광 신호를 2차원 정지 영상의 색상 정보를 포함한 전기 신호로 변환할 수 있다.
2차원 영상 센서 모듈(300)은, CCD 이미지 센서(Charged Couple Device image sensor) 또는 CMOS 액티브 픽셀 센서(Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor)일 수 있다.
레이저 모듈(100)이 피사체(SBJT)를 대상으로 도트 패턴을 가진 제 1 광(L1)을 조사한 다음, 2차원 영상 센서 모듈(500)이 피사체(SBJT)로부터 반사되어 되돌아 온 제 2 광(L2)을 대상으로, 위치 별로 색상 정보를 포함한 전기 신호인 2차원 색상 신호(CS)로 변환할 수 있다.
2차원 영상 센서 모듈(500)은 변환한 2차원 색상 신호(CS)를, 영상 처리 모듈(400)로 송신할 수 있다.
영상 처리 모듈(400)은, 2차원 색상 신호(CS)로부터 2차원 영상 데이터(TID)를 생성할 수 있다.
영상 처리 모듈(400)은, 마이크로 프로세서(microprocessor) 또는 디지털 신호처리 장치(digital signal processor)일 수 있다.
영상 처리 모듈(400)은, 아날로그 신호인 2차원 색상 신호(CS)를 디지털 신호인 2차원 영상 데이터(TID)로 변환할 수 있다. 또한 영상 처리 모듈(400)은, 디지털 신호로 변환한 2차원 색상 신호(CS)의 노이즈를 제거하는 전처리 작업을 실행할 수 있다.
제어 모듈(500)은, 촬영 개시 작업과, 촬영 영역 지정과, 2차원 영상 데이터(TID) 생성 작업을 제어할 수 있다.
제어 모듈(500)은, 마이크로 프로세서(microprocessor) 또는 디지털 신호처리 장치(digital signal processor)일 수 있다.
제어 모듈(500)은, 입력 모듈(600)로부터 촬영 개시 신호(IS1)를 수신한 다음, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 전기 제어 모듈(130)의 제어 유닛(도 1b, 도 2b의 132)으로 광 생성 제어 신호(ECS1)를 송신할 수 있다. 제어 유닛(도 1b, 도 2b의 132)은 광 생성 제어 신호(ECS1)를 수신한 다음, 레이저 모듈(110)의 제 1 전극층(도 3a의 111)과 제 2 전극층(도 3a의 116)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라 레이저 모듈(110)은 제 1 광(L1)을 생성할 수 있다.
제어 모듈(500)은, 입력 모듈(600)로부터 촬영 영역 지정 신호(IS2)를 수신한 다음, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 전기 제어 모듈(130)의 제어 유닛(도 1b, 도 2b의 132)으로 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 송신할 수 있다. 제어 유닛(도 1b, 도 2b의 132)은 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 수신한 다음, 광 굴절 모듈(120)의 제 3 전극(도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b의 122)과 제 4 전극(도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b의 123)에 각각, 서로 다른 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라 레이저 방출 각도 가변 소자(100)가 제 1 광(L1)을 방출할 때 출사 각도를 조절하여, 촬영 영역(SR)을 지정할 수 있다.
제어 모듈(500)은, 입력 모듈(600)로부터 촬영 종료 신호(IS3)를 수신한 다음, 영상 처리 모듈(400)로 2차원 영상 데이터 생성 신호(ECS3)를 송신할 수 있다. 영상 처리 모듈(400)은 2차원 영상 데이터 생성 신호(ECS3)를 수신한 다음, 2차원 색상 신호(CS)를 디지털 신호로 변환하여 2차원 영상 데이터(TID)를 생성할 수 있다.
제어 모듈(500)은, 입력 모듈(600)로부터 영상 표시 신호(IS4)를 수신한 다음, 영상 처리 모듈(400)이 2차원 영상 데이터(TID)를 출력 모듈(700)로 송신하도록 할 수 있다.
제어 모듈(500)은, 입력 모듈(600)로부터 영상 출력 신호(IS5)를 수신한 다음, 영상 처리 모듈(400)이 2차원 영상 데이터(TID)를 출력 모듈(700)로 송신하도록 할 수 있다.
입력 모듈(600)은, 2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 촬영 개시 입력과, 촬영 영역 지정 입력과, 촬영 종료 입력을 받을 수 있다.
입력 모듈(600)은, 제 1 내지 제 4 스위치(610 ~ 640)와 스위치 컨트롤러(650)를 포함할 수 있다.
제 1 스위치(610)는, 2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 촬영 개시 입력과, 촬영 종료 입력을 받을 수 있다. 제 1 스위치(610)는 푸쉬 버튼(push button) 스위치일 수 있다.
제 2 스위치(620)는, 2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 촬영 영역 지정 입력을 받을 수 있다. 제 2 스위치(620)는 슬라이드(slide) 스위치 또는 조이스틱(joystick)일 수 있다.
제 3 스위치(630)는, 2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 영상 표시 입력을 받을 수 있다. 제 3 스위치(630)는 푸쉬 버튼(push button) 스위치일 수 있다.
제 4 스위치(640)는, 2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자로부터 영상 출력 입력을 받을 수 있다. 제 4 스위치(640)는 푸쉬 버튼 스위치일 수 있다.
스위치 컨트롤러(650)는, 제 1 내지 제 4 스위치(610 ~ 640)가 입력을 받을 때, 신호를 생성하여 제어 모듈(500)로 송신할 수 있다.
스위치 컨트롤러(650)는 촬영 여부를 저장하는 촬영 상태 저장 유닛을 포함할 수 있으며, 2차원 영상 획득 장치(1)를 가동한 직후 촬영 상태 저장 유닛에 촬영 종료 상태(SH)를 저장할 수 있다.
2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 1 스위치(610)를 한 번 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(650)는 촬영 개시 신호(IS1)를 생성하여 제어 모듈(500)로 송신할 수 있고, 촬영 상태 저장 유닛에 저장한 촬영 종료 상태(SH)를 촬영 시작 상태(SB)로 변경하여 저장할 수 있다.
2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 1 스위치(610)를 다시 한 번 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(650)는 촬영 종료 신호(IS3)를 생성하여 제어 모듈(500)로 송신할 수 있고, 촬영 상태 저장 유닛에 저장한 촬영 시작 상태(SB)를 촬영 종료 상태(SH)로 변경하여 저장할 수 있다.
즉, 2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 1 스위치(610)를 입력할 때마다, 촬영 시작 상태(SB)와 촬영 종료 상태(SH)로 교대하여 변경할 수 있고, 그에 따라 촬영 개시 신호(IS1) 또는 촬영 종료 신호(IS3)를 제어 모듈(500)로 송신하여, 촬영 작업을 제어하도록 할 수 있다.
2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 2 스위치(620)를 이동시킨 경우, 스위치 컨트롤러(650)는 제 2 스위치(620)가 이동한 위치와 원점 사이의 거리 정보를 포함한 촬영 영역 지정 신호(IS2)를 생성하여, 제어 모듈(500)로 송신할 수 있다. 그리고 제어 모듈(500)은, 레이저 방출 각도 가변 소자(100)의 광 굴절 모듈(120)의 제 3 전극(도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b의 122)과 제 4 전극(도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5의 123) 사이의 전압 차이가, 제 2 스위치(620)가 이동한 위치와 원점 사이의 거리 정보에 비례하도록, 광 방출 각도 제어 신호(ECS2)를 생성할 수 있다.
2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 3 스위치(630)를 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(650)는 영상 표시 신호(IS4)를 생성하여, 제어 모듈(500)로 송신할 수 있다. 그리고 제어 모듈(700)은, 영상 처리 모듈(400)이 2차원 영상 데이터(TID)를 출력 모듈(700)로 송신하여 표시하도록 할 수 있다.
2차원 영상 획득 장치(1)의 사용자가 제 4 스위치(640)를 입력한 경우, 스위치 컨트롤러(650)는 영상 출력 신호(IS5)를 생성하여, 제어 모듈(500)로 송신할 수 있다. 그리고 제어 모듈(500)은, 영상 처리 모듈(400)이 2차원 영상 데이터(TID)를 출력 모듈(700)로 송신하여, 2차원 영상 획득 장치(1)의 외부로 출력하도록 할 수 있다.
출력 모듈(700)은, 촬영 영상을 표시하고 2차원 영상 획득 장치(1)의 외부로 송신할 수 있다.
출력 모듈(700)은, 표시 유닛(710)과 통신 유닛(720)을 포함할 수 있다.
표시 유닛(710)은, 영상 처리 모듈(400)로부터 2차원 영상 데이터(TID)를 수신하여 표시할 수 있다. 그리고 표시 유닛(710)은 디스플레이 장치일 수 있다.
통신 유닛(720)은, 영상 처리 모듈(400)로부터 2차원 영상 데이터(TID)를 수신하여, 2차원 영상 획득 장치(1)의 외부로 송신할 수 있다.
통신 유닛(720)은, 직렬 포트(serial port), 병렬 포트(parallel port), SCSI(Small Computer System Interface), USB(Universal Serial Bus), IEEE 1394, ATA(Advanced Technology Attachment), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), M.2, PCI(Peripheral Component Interconnect Bus) PCI-Express 등의 유선 인터페이스를 포함할 수 있다.
또는 통신 유닛(720)은, Wi-Fi, 블루투스(bluetooth), NFC(Near Field Communication), 지그비(ZigBee) 등의 근거리 무선 통신 프로토콜을 구현한 모뎀을 포함할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않고 효과를 저해하지 않는 한, 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한 그러한 실시 예가 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1 : 2차원 영상 획득 장치 100 : 레이저 방출 각도 가변 소자
110 : 레이저 모듈 111 : 제 1 전극층
112 : 기판층 113 : 제 1 브래그 미러층
114 : 활성화층 115 : 제 2 브래그 미러층
116 : 제 2 전극층 120 : 광 굴절 모듈
121 : 광학 패턴 122 : 제 3 전극
123 : 제 4 전극 124 : 전기 활성 고분자 물질층
130 : 전기 제어 모듈 131 : 전원 유닛
132 : 제어 유닛 140 : 케이스 모듈
200 : 수광 렌즈 모듈 300 : 2차원 영상 센서 모듈
400 : 영상 처리 모듈 500 : 제어 모듈
600 : 입력 모듈 610 ~ 640 : 제 1 내지 제 4 스위치
650 : 스위치 컨트롤러 700 : 출력 모듈
710 : 표시 유닛 720 : 통신 유닛

Claims (11)

  1. 서로 마주보는 레이저 모듈과; 광 굴절 모듈을 포함하고,
    상기 레이저 모듈은,
    하나 이상의 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드를 포함하고,
    상기 광 굴절 모듈은,
    전기 활성 고분자 물질을 포함하는 전기 활성 고분자 물질층과;
    전기 활성 고분자 물질을 포함하며, 상기 레이저 모듈과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면 또는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 4 면에 형성한 광학 패턴과;
    상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면 및 제 4 면과 마주보지 않는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면에 형성한 제 3 전극과;
    상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 2 면과 마주보는 상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 3 면에 형성한 제 4 전극을 포함하는,
    레이저 방출 각도 가변 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 패턴은,
    상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 1 면에 형성하고,
    음각의 렌티큘러 렌즈 형태인,
    레이저 방출 각도 가변 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 패턴은,
    상기 전기 활성 고분자 물질층의 제 4 면에 형성하고,
    양각의 렌티큘러 렌즈 형태인,
    레이저 방출 각도 가변 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 활성 고분자 물질은,
    비닐리덴 플루오라이드와, 트리플루오로에틸렌과, 클로로플루오로에틸렌의 공중합체(P(VDF-TrFE-CFE), [poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)])인,
    레이저 방출 각도 가변 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드는,
    제 1 전극층과;
    n형의 반도체 물질을 도핑한 기판층과;
    서로 다른 굴절률을 가진 박막을 교대로 적층하여 형성하고, n형의 반도체 물질을 도핑한 제 1 브래그 미러층과;
    양자 우물층과 장벽층을 교대로 적층하여 형성한 활성화층과;
    서로 다른 굴절률을 가진 박막을 교대로 적층하여 형성하고, p형의 반도체 물질을 도핑한 제 2 브래그 미러층과;
    중앙 영역에 개구를 형성한 제 2 전극층을 포함하고,
    상기 제 1 전극층과, 상기 기판층과, 상기 제 1 브래그 미러층과, 상기 활성화층과, 상기 제 2 브래그 미러층과, 상기 제 2 전극층의 순서대로 적층한,
    레이저 방출 각도 가변 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    전기 제어 모듈을 더 포함하고,
    상기 전기 제어 모듈은,
    광 생성 제어 신호를 수신하여 상기 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 다이오드에 전원을 공급하고, 광 방출 각도 제어 신호를 수신하여 광 굴절 모듈에 전원을 공급하는 제어 유닛과;
    교류 전기를 직류 전기로 변환하거나, 직류 전기의 크기를 변환하여 상기 제어 유닛에 공급하는 전원 유닛을 포함하는,
    레이저 방출 각도 가변 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 모듈과, 상기 광 굴절 모듈과, 상기 전기 제어 모듈을 수용하는 케이스 모듈을 더 포함하는,
    레이저 방출 각도 가변 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항의 상기 레이저 방출 각도 가변 소자와; 수광 렌즈 모듈과; 2차원 영상 센서 모듈과; 영상 처리 모듈을 포함하고,
    상기 레이저 방출 각도 가변 소자는, 제 1 광을 방출하고,
    상기 수광 렌즈 모듈은, 피사체가 상기 제 1 광을 조사 받아 반사한 제 2 광을 수광하고,
    상기 2차원 영상 센서 모듈은, 상기 제 2 광을 2차원 정지 영상의 색상 정보를 포함한 전기 신호인 2차원 색상 신호로 변환하고,
    상기 영상 처리 모듈은, 상기 2차원 색상 신호를 디지털 신호로 변환하여 2차원 영상 데이터를 생성하는,
    2차원 영상 획득 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 2차원 영상 센서 모듈은,
    CCD 이미지 센서(Charged Couple Device image sensor) 또는 CMOS 액티브 픽셀 센서(Complementary Metal-Oxide Semiconductor active pixel sensor)인,
    2차원 영상 획득 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    제어 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    광 생성 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 생성하도록 제어하고,
    광 방출 각도 제어 신호를 상기 레이저 방출 각도 가변 소자로 송신하여, 상기 레이저 방출 각도 가변 소자가 상기 제 1 광을 방출할 때 출사 각도를 조절하도록 제어하고,
    2차원 영상 데이터 생성 신호를 상기 영상 처리 모듈로 송신하여, 상기 영상 처리 모듈이 상기 2차원 영상 데이터를 생성하도록 제어하는,
    2차원 영상 획득 장치.
  11. 제 12 항에 있어서,
    출력 모듈을 더 포함하고,
    상기 출력 모듈은 디스플레이 장치인 표시 유닛을 포함하며,
    상기 표시 유닛은 상기 2차원 영상 데이터를 표시하는,
    2차원 영상 획득 장치.
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